Файл: Информатика и программирование (Эволюция ПК).pdf

Введение

Персональные компьютеры все прочнее с каждым днем входят в нашу жизнь, а также занимают в ней не последнее место.

Каких-то 20 лет тому назад их можно было увидеть лишь в солидных организациях, а сегодня ПК стоит чуть ли не в каждом магазине, кафе, офисе, библиотеке.

На сегодняшний день персональные компьютеры в человеческой жизнедеятельности применяются во многих сферах – для создания научных сложных моделей, ведения бухгалтерского учета, разработки дизайна или создания музыки, поиска и хранения информации в специальных базах данных, обучения, прослушивания музыки.

Каждому человеку нужно знать сам компьютер, уметь пользоваться им. Далеко не каждый, который работает на персональном компьютере, представляет себе точный его состав.

Профессионалы, работающие вне IT-сферы, считают обязательной составляющей своей компетентности хорошие знание аппаратной части для персонального компьютера, или хотя бы его главных технических характеристик.

Также особенно велик интерес к персональным компьютерам среди молодежи, которая широко применяет их для своих личных целей.

Актуальность выбранной темы повязана с тем, что нынешний рынок компьютерной техники очень разнообразен и довольно не просто определять конфигурацию компьютера с требуемыми характеристиками, где одним из основных устройств является монитор. Поэтому без специальных знаний об их характеристиках и типах обычному пользователю будет тяжело выбрать подходящий для повседневного использования.

Объектом исследования является аппаратная часть современных ПК.

Предмет исследования – типы и характеристики мониторов.

Целью реферата является изучение основных характеристики и типов мониторов, которые применяются в составе ПК.

В соответствии с рассмотренной целью поставлены следующие задачи:

– рассмотреть историю создания компьютеров;

– изучить предназначение основных составляющих персонального компьютера;

– описать понятия периферийных устройств ПК;

– рассмотреть классификацию мониторов;

– описать характеристики мониторов в зависимости от разных признаков.

В разное время проблему аппаратной части ПК исследовали Н.Виннер, В.С. Королюк, Р.В. Малькович и другие известные ученные. Стоит отметить, что в нынешнее время мониторы, как и остальные составные части ПК, постоянно усовершенствуются и ученые постоянно ищут новые подходы к оптимизации функционирования компонентов.

Основные понятия теории архитектуры ПК

1.1.Эволюция ПК

Всем современным компьютерам предшествовали примитивные электромеханические и механические приборы. Еще в 1640 году французский философ, математик Б. Паскаль в 17 лет сконструировал свою первую суммирующую машину.

Эта машина Б. Паскаля состояла с 7 движущихся дисков, которые имели несколько прорезей и могла также выполнять суммирование чисел до 8 знаков точности. [1]

Для своей машины великий ученый применил десятичную систему исчисления. Когда первый диск смещался, к примеру, на 10 прорезей – это и составляло полный его оборот, далее он следующий диск также перемещал на 1 позицию, при этом увеличивал на 1 количество десятков числа.

Когда диск, что отвечал за десятки, делал снова полный оборот, то он сместил следующий диск, при этом увеличивая число сотен, и так далее.

Истории известны более ранние попытки для проектирования механических машин.

Полное описание машины, которая по своим характеристикам напоминала бы машину Паскаля, в 1963 году было найдено в мемуарах, которые принадлежали Л. да Винчи. [4]

Подобное устройство также описано в 1623 году ученым В. Шикардом. До нынешнего времени дошли только несколько чертежей Шикарда, которые были найдены в 1955 г.

Стоит отметить, что в 1683 г. немецкий математик, а также философ Вильгельм Лейбниц, используя свои рисунки с чертежами Паскаля, улучшил Паскалину, при этом добавив возможность еще и умножать числа.

Вместо нескольких шестеренок Лейбниц использовал пошаговый специальный барабан. [14]

Но широкое применение вычислительные устройства получили после 1821 года, когда француз П.Калмар создал вычислительную машину, которая могла выполнить четыре основных арифметических действия. При этом машину П.Калмара называли арифмометром. [11]

Арифмометры, при своей универсальности, применялись очень длительное время. [1]

Самые разные изобретатели и ученые выполняли усовершенствование этих устройств.

Вильгод Однер в 1881 году создал специальный арифмометр, где использовались переменные количества зубцов. Позднее на основе этого арифмометра Однера создан новый арифмометр "Феликс", что производился в СССР даже до 70-х годов 20 века (рисунок 1).

Рис. 1. Внешний вид арифмометра Феликс

Начало эры компьютеров, которые начали создаваться в том виде, в котором они и присутствуют сейчас, повязано с именем ученого Ч. Бэббиджа. Он в 30-х годах 19 века выдвинул идею по созданию вычислительной машины, осуществленную только в середине 50-х гг. 20 века. [5]

Бэббидж обратил свое внимание факт, что вычислительная машина может без ошибок выполнять вычисления больших математических формул при использовании простого итерационного метода и повторения этих шагов.

Работая с поставленной проблемой, он в 1823 году предложил проект машины для решения дифференциальных уравнений больших размерностей. Для повторения операций надо было использовать в машине Бэббиджа энергию пара. [2]

Процесс вычислений c помощью созданной машины получилось действительно автоматизировать. После этого Бэббидж создал модель своей новой универсальной вычислительной машины, что могла выполнять очень широкий круг иных задач.

В 1886 г. немец Г. Холлерит сконструировал самое первое перфокарточное устройство по вычислении статистических задач и основал, при этом, фирму по выпуску целой серии вычислительных машин, которая в последующем стала называться IBM .[3]

На рисунке 2 показан внешний вид первой перфокарты.

Рис. 2. Перфокарта

Кроме использования механических вычислительных машин далее начали применять и аналоговые вычислительные машины, у которых обработка данных выполнялась с использованием специального физического процесса, который моделирует некоторую вычисляемую закономерность с последовательностью чисел. [10]

Простейшим примером аналоговой машины являются наручные часы.

А первыми серийными аналоговыми машинами были устройства, в которых элементами были дифференцирующие, интегрирующие устройства, позволяющие посчитать мгновенно интеграл или же производную для указанной ранее функции. [4]

Полезным свойством такой машины является мгновенный вывод решения сразу после указания нужных входных параметров задачи (рисунок 3).

Но круг задач, что в то время решался аналоговой машиной, был ограничен теми основными процессами, которые она давала возможность моделировать. [7]

Рис. 3. Аналоговая машина

В 1936 году молодой перспективный математик Алан Тьюринг написал работу под названием "О вычислимых числах". Он при этом заложил теоретические основы теории алгоритмов. [13]

Концепция, которую выдвинул А.Тьюринг возникла при проведенном анализе действий человека, что выполняет в соответствии с указанным заранее планом разных вычислений, то есть какие-то последовательные преобразования.

Анализ при этом был осуществлен для решения проблем поиска эквивалента для общего представления алгоритма. [4]

Непосредственно работа Тьюринга стимулировала создание абстрактной теории автоматов и во многом определила все особенности работы компьютеров.

1.2.Поколения компьютеров

Разбиение поколений ПК по годам является очень условным. В это время, когда началось активное применение ПК одного поколения, были также созданы предпосылки для появления следующего поколения.

Первое поколение компьютеров: 1935 - 1957 гг. Перед началом 2-й мировой войны все правительства стран начали ускоренно разрабатывать специальные машины для вычислений, осознавая стратегическую роль их во ведении войны с противником. [9]

Например, в 1941 г. была разработана первая электронная вычислительная машина Z1, созданная К. Цузе, а уже в следующем году - усовершенствованная Z2, выполнявшая разные расчеты, нужные при создании самолетов, баллистических ракет, а также пользовавшаяся в вычислениях массы ядерной реакции при распаде смеси урана, обогащением которой активно занималась немецкая промышленность (рисунок 4). [11]

Рис. 4. ЭВМ Z2

Увеличение финансирования при этом очень стимулировало развитие разного рода информационной техники. В начале 1940-х годов немецкие ученые-инженеры сформулировали принципы построения электронных машин на базе работавших ранее табуляторов Холлерита с механическими арифмометрами. [6]

В 1945 году ученые Д. Мокли и Д. Преспер сконструировали новый электронный вычислительный калькулятор и интегратор (ЭНИАК) – первый компьютер, где многие электромеханические реле заменяли на электронные лампы. Использование ламп позволило увеличивать быстроту работы ЭНИАК более, чем в 1000 раз (рисунок 5). [1]

Рис. 5. ЭВМ ЭНИАК

Второе поколение: 1955 – 1963 год. Электронные вакуумные лампы в то время выделяли большое количество тепла, а также поглощали много энергии, также были громоздкими, дорогими и ненадежными. [10]

В 1957 году сотрудники компании "Беллс" У. Шоклин, Д. Барди изобрели транзистор. Он выполнял аналогичные функции, которые и до этого электронные лампы, но использовали электрические свойства полупроводников. В результате появилась ЭВМ под названием БЭСМ (рисунок 6): [3]

Рис. 6. БЭСМ-6

Третье поколение: 1963 - 1977 год. Инженер Дж. Килби предложил новую идею использования специальной интегральной микросхемы – кремниевого камня, в который вмонтируются транзисторы с иными элементами. Год спустя Н.Нойс (основатель компании Intel) разработал первую в мире интегральную микросхему на основании кристалла кремния.

Четвертое поколение: 1977 - 1990 гг. В 1975 году председатель фирмы "Intel" Гордон Мур определил, что число элементов в интегральных схемах будет удваиваться в каждые 1,5 года. [9]

Это правило после этого стало известное как закон, что применяется к скорости работы процессоров и до сих пор оно не нарушалось.

В 1968 году "Intel" выпустила очень важное для развития информационной техники устройство с названием микропроцессор. Он представлял собой интегральную схему, где размещалось обрабатывающее команды устройство. [12]

Пятое поколение: 1990 – по наше время. Начали создаваться компьютеры на микропроцессорах при использовании параллельно-векторной структуры, которая одновременно выполняет десятки последовательных программ. [7]

В первом разделе описаны основные ранние ЭВМ, рассмотрена их материальная база, показатели производительности, рассмотрены главные поколения развития компьютеров.

2. Устройство ПК

2.1.Устройство персонального компьютера

Рассмотрим состав, а также назначение основных составляющих ПК.

Структурная схема ПК рассматривается на рисунке 7. [9]

Рис. 7. Устройство ПК

Микропроцессор – центральный блок ПК, что предназначенный для управления функционированием всех блоков ПК и для выполнения логических и арифметических операций над данными (рисунок 8).[6]

Микропроцессор состоит с: [3]

– устройство управления;

– арифметико-логическое устройство;

– микропроцессорная память;

– интерфейсная система микропроцессора.

Рис. 8. Структура процессора

Генератор тактовых импульсов – генерирует последовательность обрабатывающихся электрических импульсов. [4]

Стоит отметить, что частота генерируемых импульсов будет определять тактовую частоту машины.

Интервал времени между несколькими соседними импульсами определяет итоговое время одного такта функционирования машины или такт работы ПК.[3]

Частота генератора рассматриваемых тактовых импульсов является основной характеристикой персонального компьютера, а также во многом определяет скорость работы, так как каждая операция в ПК выполняется за конкретное количество тактов. [11]